KR20170142381A - Positive Electrode Active Material Particle Comprising Core Having Lithium Cobalt Oxide and Shell Having Cobalt-Phosphate Based Composition and Method of Manufacturing the Same - Google Patents

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박성빈
이보람
조치호
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정왕모
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Abstract

The present invention provides cathode active material particles having a core including lithium cobalt oxide represented by chemical formula 1, Li_aCo_(1-x-y)M_xMe_yO_2-hA_h(1); and a shell coated on a surface of the core and having cobalt-phosphate based composition. In chemical formula 1, M is at least one sort selected from a group composed of Ti, Mg, Al and Zr, Me is at least one sort selected from a group composed of Ba, Ca, Nb, Ta and Mo, A is oxygen substituted halogen, and 0.95 <= a <= 1.05, 0 <= x <= 0.2, 0 <= y <= 0.2, 0 <= x+y <= 0.2, and 0 <= h <= 0.001. The present invention significantly reduces reactivity with an electrolyte, thereby preventing safety problems like a swelling phenomenon caused by gas generation.

Description

리튬 코발트 산화물을 포함하는 코어 및 코발트-인계 화합물을 포함하는 쉘을 포함하는 양극 활물질 입자 및 이의 제조 방법 {Positive Electrode Active Material Particle Comprising Core Having Lithium Cobalt Oxide and Shell Having Cobalt-Phosphate Based Composition and Method of Manufacturing the Same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positive electrode active material particle comprising a core containing lithium cobalt oxide and a shell containing a cobalt-phosphorus compound, and a method for producing the positive electrode active material particle. the Same}

본 발명은 리튬 코발트 산화물을 포함하는 코어 및 코발트-인계 화합물을 포함하는 쉘을 포함하는 양극 활물질 입자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cathode active material particle comprising a core containing a lithium cobalt oxide and a shell containing a cobalt-phosphorus compound and a method for producing the same.

최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.In recent years, the demand for environmentally friendly alternative energy sources has become an indispensable factor for the future, as the increase in the price of energy sources due to depletion of fossil fuels and the interest in environmental pollution are amplified. Various researches on power generation technologies such as nuclear power, solar power, wind power, and tidal power have been continuing, and electric power storage devices for more efficient use of such generated energy have also been attracting much attention.

특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 최근에는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서 이차전지의 사용이 실현화되고 있으며, 그리드(Grid)화를 통한 전력 보조전원 등의 용도로도 사용영역이 확대되고 있어, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.Particularly, as technology development and demand for mobile devices increase, the demand for batteries as energy sources is rapidly increasing. Recently, the use of secondary batteries as a power source for electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV) In addition, the use area has been expanded for use as a power auxiliary power source through a grid, and accordingly, a lot of researches on a battery that can meet various demands have been conducted.

대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.Typically, in terms of the shape of a battery, there is a high demand for a prismatic secondary battery and a pouch-type secondary battery which can be applied to products such as mobile phones with a small thickness, and has advantages such as high energy density, discharge voltage, There is a high demand for lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries.

현재 리튬 이차전지의 양극재로는 LiCoO2, 삼성분계(NMC/NCA), LiMnO4, LiFePO4 등이 사용되고 있다. 이중에서 LiCoO2의 경우 코발트의 가격이 고가이고, 삼성분계에 비해 동일 전압에서 용량이 낮은 문제가 있어, 이차전지를 고용량화 하기 위해서 삼성분계 등의 사용량이 점차 늘어나고 있다.At present, LiCoO 2 , ternary system (NMC / NCA), LiMnO 4 , LiFePO 4 and the like are used as a cathode material of a lithium secondary battery. Of these, LiCoO 2 is expensive and has a lower capacity at the same voltage as the ternary system. Therefore, the use of ternary system is increasing to increase the capacity of the secondary battery.

다만, LiCoO2의 경우, 높은 압연밀도 등의 장점 또한 분명히 존재하기 때문에 현재까지도 LiCoO2가 다수 사용되고 있는 편이며, 고용량 이차전지를 개발하기 위해 사용전압을 상승시키기 위한 연구가 진행되고 있는 실정이다.However, in the case of LiCoO 2 , since the advantages such as a high rolling density are also clearly present, LiCoO 2 has been widely used up to now, and studies are under way to increase the operating voltage in order to develop a high capacity secondary battery.

리튬 코발트 산화물의 경우, 고용량화를 위한 고전압 적용 시, 보다 상세하게는, 4.5V 이상의 고전압 적용 시, LiCoO2의 Li 사용량이 늘어나게 되면서 표면이 불안정해져, 전해액과의 부반응으로 인해 가스가 발생함으로써, 스웰링 현상이 발생하는 등 안전성이 저하되고, 구조 불안정 가능성이 상승하며, 수명 특성이 급격히 저하되는 문제점이 있다.In the case of the lithium cobalt oxide, when applying a high voltage for high capacity, more specifically, when applying a high voltage of 4.5 V or more, Li usage of LiCoO 2 increases and the surface becomes unstable and gas is generated due to a side reaction with the electrolyte, There is a problem that the stability is deteriorated due to occurrence of a ring phenomenon, the possibility of structural instability is increased, and the lifetime characteristic is rapidly deteriorated.

이를 해결하기 위해, 상기 LiCoO2의 표면에 Al, Ti, Mg, Zr과 같은 금속을 코팅함으로써, 별도의 코팅층을 형성하는 기술이 사용되기도 하나, 상기 금속으로 이루어진 코팅층의 경우, 충방전간 Li 이온의 이동을 방해함으로써, 이차전지의 성능을 저하시킬 수 있는 문제점이 있다.In order to solve this problem, a technique of forming a separate coating layer by coating a metal such as Al, Ti, Mg or Zr on the surface of the LiCoO 2 may be used. In the case of the coating layer made of the metal, Thereby deteriorating the performance of the secondary battery.

따라서, 고전압에서도 안정적으로 사용할 수 있는 리튬 코발트 산화물 기반의 양극 활물질 개발의 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high demand for development of cathode active material based on lithium cobalt oxide which can be used stably even at high voltage.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 양극 활물질 입자가 리튬 코발트 산화물을 포함하는 코어; 및 상기 코어의 표면 상에 코팅되어 있고 코발트-인계 화합물을 포함하는 쉘(shell)을 포함함으로써, 리튬 코발트 산화물만을 포함하는 종래의 양극 활물질 입자에 비해, 전해액과의 반응성이 현저히 감소함으로써, 가스 발생으로 인한 스웰링 현상과 같은 안전성 저하의 문제를 예방할 수 있고, 쉘에 포함되어 있는 코발트-인계 산화물의 높은 작동 전압으로 인하여, 고전압 하에서, 표면 구조 변화가 억제되므로, 양극 활물질 입자의 구조적 안정성을 향상시키는 동시에, 이차전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있으며, 상기 쉘을 통한 리튬 이온의 이동이 상대적으로 용이하므로, 이차전지의 레이트(rate) 특성 저하를 효과적으로 방지할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments, and have found that, as will be described later, the cathode active material particles contain lithium cobalt oxide; And a shell coated on the surface of the core and containing a cobalt-phosphorus compound, the reactivity with the electrolytic solution is significantly reduced as compared with the conventional cathode active material particle containing only lithium cobalt oxide, It is possible to prevent the deterioration of safety such as swelling due to the swelling phenomenon due to the high operating voltage of the cobalt-phosphorus oxide contained in the shell. Therefore, the structural stability of the cathode active material particles can be improved It is possible to improve the lifetime characteristics of the secondary battery and to easily prevent the deterioration of the rate characteristic of the secondary battery due to the relatively easy movement of lithium ions through the shell. I have come to completion.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 양극 활물질 입자는,In order to accomplish the above object, the present invention provides a cathode active material particle,

하기 화학식 1로 표현되는 리튬 코발트 산화물을 포함하는 코어; 및A core comprising lithium cobalt oxide represented by the following formula (1); And

상기 코어의 표면 상에 코팅되어 있고 코발트-인계 화합물을 포함하는 쉘(shell);A shell coated on the surface of the core and comprising a cobalt-phosphorous compound;

을 포함할 수 있다:. &Lt; / RTI &gt;

LiaCo(1-x-y)MxMeyO2-hAh (1)Li a Co (1-xy) M x Me y O 2 -he h (1)

상기 식에서, M은 Ti, Mg, Al 및 Zr으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종이고, Me는 Ba, Ca, Nb, Ta 및 Mo으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종이며, A는 산소 치환형 할로겐이고, 0.95≤a≤1.05, 0≤x≤0.2, 0≤y≤0.2, 0≤x+y≤0.2, 0≤h≤0.001이다.M is at least one member selected from the group consisting of Ti, Mg, Al and Zr, Me is at least one member selected from the group consisting of Ba, Ca, Nb, Ta and Mo, Halogen, 0.95? A? 1.05, 0? X? 0.2, 0? Y? 0.2, 0? X + y? 0.2, 0? H?

이와 같이, 코발트-인계 화합물을 포함하는 쉘을 포함하는 경우, 리튬 코발트 산화물만을 포함하는 종래의 양극 활물질 입자에 비해, 전해액과의 반응성이 현저히 감소함으로써, 가스 발생으로 인한 스웰링 현상과 같은 안전성 저하의 문제를 예방할 수 있고, 쉘에 포함되어 있는 코발트-인계 산화물의 높은 작동 전압으로 인하여, 고전압 하에서, 표면 구조 변화가 억제되므로, 양극 활물질 입자의 구조적 안정성을 향상시키는 동시에, 이차전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있으며, 상기 쉘을 통한 리튬 이온의 이동이 상대적으로 용이하므로, 이차전지의 레이트(rate) 특성 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.When the shell containing the cobalt-phosphorus compound is contained, the reactivity with the electrolytic solution is markedly reduced as compared with the conventional cathode active material particle containing only lithium cobalt oxide, so that the safety such as the swelling phenomenon due to gas generation Can be prevented and the surface structure change can be suppressed under a high voltage owing to the high operating voltage of the cobalt-phosphorus oxide contained in the shell. Therefore, the structural stability of the cathode active material particles can be improved, And the movement of lithium ions through the shell is relatively easy, so that it is possible to effectively prevent deterioration of the rate characteristic of the secondary battery.

하나의 구체적인 예에서, 상기 코어의 중량 대비 쉘의 중량은 0.5 중량% 내지 3 중량%일 수 있다.In one specific example, the weight of the shell relative to the weight of the core may range from 0.5 wt% to 3 wt%.

만일, 상기 코어의 중량 대비 쉘의 중량이 0.5 중량% 미만일 경우에는, 상기 양극 활물질 입자에서 쉘의 비율이 지나치게 적어, 소망하는 효과를 충분히 발휘하지 못할 수 있으며, 이와 반대로, 상기 코어의 중량 대비 쉘의 중량이 3 중량%를 초과할 경우에는, 상기 양극 활물질 입자에서 쉘의 비율이 지나치게 높아져, 상대적으로 양극 활물질의 전체적인 용량이 감소할 수 있는 문제점이 있다.If the weight of the shell is less than 0.5 wt.%, The ratio of the shell to the cathode active material particles is too small, and the desired effect may not be sufficiently exhibited. On the other hand, The proportion of the shell in the cathode active material particles becomes excessively high and the total capacity of the cathode active material may be relatively decreased.

또한, 상기 쉘의 코발트-인계 화합물은 입자 상태로 코어의 표면 상에 코팅되어 있는 구조이거나, 상기 쉘의 코발트-인계 화합물은 층상 구조로 코어의 표면 상에 코팅되어 있는 구조일 수 있다.The cobalt-phosphorous compound of the shell may be coated on the surface of the core in a particle state, or the cobalt-phosphorous compound of the shell may be coated on the surface of the core in a layered structure.

구체적으로, 상기 코발트-인계 화합물의 코팅 구조는 양극 활물질 입자의 제조 방법의 차이에 기인할 수 있다.Specifically, the coating structure of the cobalt-phosphorous compound may be caused by a difference in the production method of the cathode active material particles.

더욱 구체적으로, 양극 활물질 입자는 건식 방법 또는 습식 방법으로 제조될 수 있으며, 건식 방법으로 제조되는 경우, 상기 쉘의 코발트-인계 화합물은 코어를 구성하는 리튬 코발트 산화물 입자와 혼합됨으로써, 입자 상태로 상기 코어의 표면 상에 코팅될 수 있고, 이와 반대로 습식 방법으로 제조되는 경우, 상기 쉘의 코발트-인계 화합물은 완전히 용해된 상태에서 층상 구조로 코어의 표면 상에 코팅될 수 있다.More specifically, the cathode active material particles can be produced by a dry method or a wet method, and when the cathode active material particles are manufactured by a dry method, the cobalt-phosphorous compound of the shell is mixed with the lithium cobalt oxide particles constituting the core, The cobalt-phosphorus compound of the shell can be coated on the surface of the core in a layered structure in a completely dissolved state, when the cobalt-phosphorous compound of the shell can be coated on the surface of the core.

한편, 상기 쉘은 코어의 표면적에 대해 50% 내지 99%의 면적에 코팅되어 있는 구조일 수 있다.On the other hand, the shell may have a structure in which the shell is coated in an area of 50% to 99% with respect to the surface area of the core.

만일, 상기 쉘이 코어의 표면적에 대해 상기 범위를 벗어나 50% 미만의 면적에 코팅되어 있을 경우에는, 상기 쉘의 코팅 면적이 지나치게 적어, 소망하는 효과를 충분히 발휘하지 못할 수 있으며, 이와 반대로, 상기 쉘이 코어의 표면적에 대해 99%를 초과하는 면적에 코팅되어 있는 경우에는, 코어로부터 리튬 이온의 이동이 억제되어, 오히려 이차전지의 레이트 특성이 저하될 수 있다.If the shell is coated in an area of less than 50% out of the above range with respect to the surface area of the core, the coating area of the shell is too small and the desired effect may not be sufficiently exhibited. On the contrary, When the shell is coated in an area exceeding 99% with respect to the surface area of the core, migration of lithium ions from the core is suppressed, and the rate characteristic of the secondary battery may be rather deteriorated.

하나의 구체적인 예에서, 상기 코발트-인계 화합물은 코발트의 산화수가 +2 내지 +3인 하기 화학식 2로 표현되는 코발트 함유 인산염일 수 있다:In one specific example, the cobalt-phosphorous compound may be a cobalt-containing phosphate represented by the following formula (2) wherein the oxidation number of cobalt is +2 to +3:

LibCoPO4 (2)Li b CoPO 4 (2)

상기 식에서, 0≤b≤1이다.In the above formula, 0? B?

즉, 상기 코발트-인계 화합물은 코발트의 산화수가 +2 내지 +3이므로, 리튬 코발트 산화물만을 포함하는 종래의 양극 활물질 입자에 비해, 4.5V 이상의 고전압 하에서도, 전해액과의 반응성이 현저하게 감소하므로, 상기 전해액과의 부반응으로 인한 가스 발생 및 이에 따른 스웰링 현상과 같은 안전성 저하의 문제를 효과적으로 예방할 수 있다.That is, since the cobalt-phosphorous compound has an oxidation number of cobalt of +2 to +3, the reactivity with the electrolytic solution remarkably decreases even at a high voltage of 4.5 V or more as compared with the conventional cathode active material particles containing only lithium cobalt oxide, It is possible to effectively prevent the generation of gas due to side reactions with the electrolytic solution and the decrease of safety such as swelling phenomenon.

또한, 상기 코어와 쉘에는 각각 리튬 원소가 포함되어 있고, 상기 리튬의 농도는 쉘로부터 코어의 중심으로 갈수록 연속적 또는 비연속적으로 증가하는 농도 구배를 나타낼 수 있다.In addition, the core and the shell each contain a lithium element, and the concentration of lithium may exhibit a concentration gradient continuously or discontinuously increasing from the shell toward the center of the core.

즉, 상기 쉘은 리튬의 몰분율이 1 이하로서, 코어에 비해 상대적으로 리튬의 농도가 낮은 구조일 수 있고, 이에 따라, 일부 리튬이 결손된 부위를 포함할 수 있다. That is, the shell may have a structure in which the molar fraction of lithium is 1 or less and the concentration of lithium is relatively low as compared with the core, and accordingly, the lithium may contain a portion lacking lithium.

따라서, 상기 리튬이 일부 결손된 쉘의 부위는 코어의 리튬 코발트 산화물로부터 리튬 이온이 이동하기 위한 통로로서의 역할을 수행할 수 있으므로, Al, Ti, Mg, Zr과 같은 금속 코팅층을 포함하는 종래의 양극 활물질 입자에 비해, 이차전지의 레이트 특성 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.Therefore, the portion of the shell where the lithium is partially broken can serve as a passage for moving lithium ions from the lithium cobalt oxide of the core. Therefore, the conventional anode including the metal coating layer such as Al, Ti, Mg, It is possible to effectively prevent deterioration in rate characteristics of the secondary battery as compared with the active material particles.

그러나, 상기 코발트-인계 화합물은 리튬 코발트 산화물을 포함하는 코어의 표면에 대한 안정적인 코팅 상태를 유지하는 동시에, 소망하는 효과를 발휘할 수 있는 것이라면, 그 종류가 이에 한정되는 것은 아니며, 또 다른 구체적인 예에서, 상기 코발트-인계 화합물은 코발트의 산화수가 +2인 Co3(PO4)2일 수 있다.However, the type of the cobalt-phosphorous compound is not limited thereto as long as it can maintain a stable coating state on the surface of the core containing lithium cobalt oxide and exhibit a desired effect. In another specific example , And the cobalt-phosphorous compound may be Co 3 (PO 4 ) 2 in which the oxidation number of cobalt is +2.

또한, 본 발명은 상기 양극 활물질 입자를 제조하는 방법을 제공하는 바, 상기 방법은, Further, the present invention provides a method for producing the above-mentioned cathode active material particles,

(a) 입자 상태의 리튬 코발트 산화물 및 코발트-인계 화합물을 준비하는 과정;(a) preparing a lithium cobalt oxide and a cobalt-phosphorous compound in a particle state;

(b) 상기 리튬 코발트 산화물과 코발트-인계 화합물을 건식 혼합하는 과정; 및(b) dry mixing the lithium cobalt oxide and the cobalt-phosphorous compound; And

(c) 상기 과정(b)의 건식 혼합 후 열처리하는 과정;(c) heat-treating the dry mixture after the step (b);

을 포함할 수 있다.. &Lt; / RTI &gt;

즉, 상기 양극 활물질 입자는 입자 상태의 리튬 코발트 산화물과 코발트-인계 화합물을 건식 혼합 및 열처리 함으로써, 상기 리튬 코발트 산화물을 포함하는 코어의 표면에 코발트-인계 화합물을 포함하는 쉘을 포함하는 구조로 제조될 수 있다.That is, the cathode active material particles are produced by a method including dry-mixing lithium cobalt oxide and a cobalt-phosphorous compound in a particle state and heat-treating the lithium cobalt oxide to form a shell containing a cobalt-phosphorus compound on the surface of the core containing lithium cobalt oxide .

따라서, 상기 양극 활물질 입자는 상대적으로 간소화된 방법으로 보다 용이하게 제조될 수 있으며, 이에 따라, 상기 양극 활물질 입자의 제조에 소요되는 비용 및 시간을 절약할 수 있으며, 상기 양극 활물질 입자를 구성하는 코어 또는 쉘의 조성을 용이하게 제어할 수 있고, 복잡한 공정으로 인해 발생할 수 있는 제품의 불량을 예방함으로써, 제조 방법의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Therefore, the cathode active material particles can be more easily manufactured by a relatively simplified method, thereby saving the cost and time required for manufacturing the cathode active material particles, Or the composition of the shell can be easily controlled and the reliability of the manufacturing method can be improved by preventing the defective product which may be caused by the complicated process.

이때, 상기 코발트-인계 화합물은 LiCoPO4일 수 있다.At this time, the cobalt-phosphorous compound may be LiCoPO 4 .

더욱 구체적으로, 상기 LiCoPO4는 코발트의 산화수가 +3 이하로 유지되므로, 4.5V 이상의 고전압 하에서도 전해액과의 반응성이 현저히 감소함으로써, 가스 발생으로 인한 스웰링 현상과 같은 안전성 저하의 문제를 예방할 수 있다.More specifically, the LiCoPO 4 is because the oxidation number of cobalt kept below +3, by remarkably reducing the reactivity with the electrolytic solution under high voltage 4.5V or more, it can prevent the problem of deterioration of stability and swelling caused by gas generation have.

또한, 상기 LiCoPO4는 작동 전압이 약 4.9V에 이르며, 이러한 높은 작동 전압으로 인해, 고전압 하에서 코어의 리튬 코발트 산화물의 표면 구조 변화가 억제될 수 있으므로, 상기 양극 활물질 입자의 구조적 안정성을 향상시키는 동시에, 이차전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, the LiCoPO 4 has an operating voltage of about 4.9 V, and because of the high operating voltage, the change of the surface structure of the lithium cobalt oxide of the core can be suppressed under a high voltage, thereby improving the structural stability of the cathode active material particle , The lifetime characteristics of the secondary battery can be improved.

한편, 상기 리튬 코발트 산화물 입자의 입경은 1 마이크로미터 내지 20 마이크로미터이고, 상기 코발트-인계 화합물 입자의 입경은 10 내지 500 나노미터일 수 있다.Meanwhile, the particle size of the lithium cobalt oxide particles may be 1 micrometer to 20 micrometers, and the particle size of the cobalt-phosphorus compound particles may be 10 to 500 nanometers.

다시 말해, 상기 건식 제조 방법에서, 상기 리튬 코발트 산화물 입자는 상기 코발트-인계 화합물 입자에 비해 상대적으로 큰 입경을 가진 구조로서, 이로 인해, 상대적으로 큰 입경을 가진 상기 리튬 코발트 산화물 입자는 양극 활물질 입자의 코어를 형성하고, 상대적으로 작은 입경을 가진 코발트-인계 화합물 입자는 상기 코어의 표면 상에 코팅됨으로써, 쉘을 형성할 수 있으며, 이에 따라 보다 안정적인 구조의 코어-쉘 구조로 이루어진 양극 활물질 입자를 형성할 수 있다.In other words, in the dry production method, the lithium cobalt oxide particles have a relatively large particle size as compared with the cobalt-phosphorous compound particles, and thus the lithium cobalt oxide particles having a relatively large particle size are dispersed in the cathode active material particles And the cobalt-phosphorous compound particles having a relatively small particle size are coated on the surface of the core to form a shell, whereby the cathode active material particles having a more stable core-shell structure .

만일, 상기 리튬 코발트 산화물 입자 또는 코발트-인계 화합물 입자의 입경이 상기 범위를 벗어나 지나치게 작거나 클 경우에는, 상기 양극 활물질 입자의 코어-쉘 구조가 안정적으로 형성될 수 없거나, 오히려 성능이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.If the particle size of the lithium cobalt oxide particles or the cobalt-phosphorus compound particles is too small or too large beyond the above range, the core-shell structure of the cathode active material particles can not be stably formed, Can occur.

또한, 상기 과정(c)의 열처리는 섭씨 300도 내지 900도의 범위, 보다 상세하게는, 섭씨 500도 내지 700도의 범위에서 5시간 내지 20시간 동안 수행될 수 있다.In addition, the heat treatment in the process (c) may be performed at a temperature in the range of 300 to 900 degrees Celsius, more specifically, in the range of 500 to 700 degrees Celsius for 5 to 20 hours.

만일, 상기 과정(c)의 열처리가 상기 범위를 벗어나 지나치게 낮은 온도에서 수행되거나, 지나치게 짧은 시간 동안 수행될 경우에는, 상기 양극 활물질 입자의 코어-쉘 구조가 안정적으로 형성되지 못할 수 있고, 이와 반대로, 상기 과정(c)의 열처리가 상기 범위를 벗어나 지나치게 높은 온도에서 수행되거나, 지나치게 긴 시간 동안 수행될 경우에는, 상기 양극 활물질 입자를 구성하는 리튬 코발트 산화물과 코발트-인계 화합물의 물리적, 화학적 특성을 변화시켜, 오히려 성능 저하를 유발할 수 있다.If the heat treatment in the step (c) is carried out at an excessively low temperature beyond the above range, or if the heat treatment is carried out for an excessively short time, the core-shell structure of the cathode active material particles may not be stably formed, , The physical and chemical properties of the lithium cobalt oxide and the cobalt-phosphorus compound constituting the cathode active material particles are measured when the heat treatment in the step (c) is carried out at an excessively high temperature beyond the above range or for an excessively long time It may cause performance deterioration.

또한, 상기 과정(c)의 열처리 후 코발트-인계 화합물은 입자 상태로 리튬 코발트 산화물 입자의 표면 상에 코팅될 수 있다.Further, the cobalt-phosphorous compound may be coated on the surface of the lithium cobalt oxide particles in a particle state after the heat treatment in the step (c).

즉, 상기 코발트-인계 화합물은 건식 제조 방법을 통해 입자, 상태를 유지하면서, 코어를 형성하는 리튬 코발트 산화물 입자의 표면 상에 코팅되어 안정적인 코어-쉘 구조를 형성할 수 있다.That is, the cobalt-phosphorous compound can be coated on the surface of the lithium-cobalt oxide particles forming the core while maintaining the particle state through the dry production method, thereby forming a stable core-shell structure.

또 다른 구체적인 예에서, 본 발명은 상기 양극 활물질 입자를 제조하는 방법으로서, 습식 제조 방법을 제공하는 바, 상기 방법은, In another specific example, the present invention provides a method for producing the above-described cathode active material particles, which method comprises:

(i) 입자 상태의 리튬 코발트 산화물 전구체를 CoCl2·6H2O와 H3PO4의 혼합 용액에 혼합하여 분산시키는 과정;(i) mixing and dispersing a lithium cobalt oxide precursor in a particle state in a mixed solution of CoCl 2 .6H 2 O and H 3 PO 4 ;

(ii) 상기 용액에 (NH4)2HPO4 용액을 적하하여 공침 반응을 일으키는 과정; 및(ii) dropping (NH 4 ) 2 HPO 4 solution into the solution to cause a coprecipitation reaction; And

(iii) 상기 용액에 리튬 소스를 투입 및 혼합 후 열처리하는 과정;(iii) introducing and mixing a lithium source into the solution, followed by heat treatment;

을 포함할 수 있다.. &Lt; / RTI &gt;

즉, 상기 양극 활물질 입자는 습식 제조 방법으로서, 코어와 쉘을 형성하는 입자가 각각 전구체 단계에서 용해된 상태에서 혼합됨으로써, 기본적인 코어-쉘 구조를 형성하고, 리튬 소스의 혼합 및 열처리에 의해 상기 리튬 소스가 코어 내로 침투함으로써, 상기 리튬의 농도가 소정의 농도 구배를 나타내는 구조로 제조될 수 있다.That is, the positive electrode active material particles are prepared by a wet process, wherein the particles forming the core and the shell are mixed in the state of being dissolved in the respective precursor stages to form a basic core-shell structure, and the lithium source is mixed and heat- And the source penetrates into the core, whereby the concentration of lithium can be made to have a predetermined concentration gradient.

따라서, 상기 쉘을 형성하는 코발트-인계 화합물은, 전구체 단계에서 코어를 형성하는 리튬 코발트 산화물 전구체 입자의 표면에 코팅됨으로써, 층상 구조로 코어의 표면 상에 코팅될 수 있으며, 이에 따라, 상기 쉘은 코어의 표면 상에서 보다 균일하게 형성될 수 있다.Thus, the cobalt-phosphorous compound forming the shell can be coated on the surface of the core in a layered structure by being coated on the surface of the lithium cobalt oxide precursor particles forming the core in the precursor step, Can be formed more uniformly on the surface of the core.

이때, 상기 리튬 코발트 산화물 전구체는 양극 활물질 입자의 코어-쉘 구조를 안정적으로 형성할 수 있는 것이라면, 그 종류가 크게 제한되는 것은 아니며, 상세하게는, Co3O4일 수 있다.At this time, if the lithium cobalt oxide precursor is capable of stably forming the core-shell structure of the cathode active material particles, the kind thereof is not particularly limited, and may be specifically Co 3 O 4 .

또한, 상기 과정(ii)의 공침 반응에 의해 리튬 코발트 산화물 전구체의 표면에는 (NH4)CoPO4·zH2O (여기서, 0≤z≤6인 자연수)를 포함하는 층상 구조의 쉘이 형성될 수 있다.Further, a layered shell including (NH 4 ) CoPO 4 .zH 2 O (here, a natural number of 0? Z? 6 ) is formed on the surface of the lithium cobalt oxide precursor by the coprecipitation reaction of the above process (ii) .

즉, 상기 습식 제조 방법에 의해 코어를 형성하는 리튬 코발트 산화물 전구체의 표면에는 쉘을 형성하는 코발트-인계 화합물이 용해된 상태로 코팅되므로, 보다 균일한 층상 구조를 형성할 수 있다.That is, since the cobalt-phosphorous compound forming the shell is coated on the surface of the lithium cobalt oxide precursor forming the core by the wet preparation method, a more uniform layered structure can be formed.

한편, 상기 과정(iii)의 리튬 소스에서 제공되는 리튬 원소는 적어도 리튬 코발트 전구체와 화학 결합을 이룰 수 있다.On the other hand, the lithium element provided in the lithium source in the step (iii) may at least form a chemical bond with the lithium cobalt precursor.

다시 말해, 상기 상기 과정(iii)의 리튬 소스에서 제공되는 리튬 원소는 내부로 침투해, 코어와 화학적 결합을 이룸으로써, 리튬 코발트 산화물을 형성할 수 있으며, 상기 과정에서 리튬 원소는 내부의 코어와 우선적으로 화학 결합을 형성하므로, 리튬의 농도는 쉘로부터 코어의 중심으로 갈수록 연속적 또는 비연속적으로 증가하는 농도 구배를 나타낼 수 있다.In other words, the lithium element provided in the lithium source in the step (iii) penetrates into the inside and forms a chemical bond with the core, thereby forming a lithium cobalt oxide. In this process, Since the chemical bond is preferentially formed, the concentration of lithium can exhibit a concentration gradient that increases continuously or discontinuously toward the center of the core from the shell.

따라서, 상기 양극 활물질 입자의 쉘은 코어에 비해 상대적으로 리튬의 농도가 낮은 구조일 수 있고, 이에 따라, 일부 리튬이 결손된 부위를 포함함으로써, 충방전 시에 코어의 리튬 코발트 산화물로부터 리튬 이온이 이동하기 위한 통로로서의 역할을 수행할 수 있으므로, Al, Ti, Mg, Zr과 같은 금속 코팅층을 포함하는 종래의 양극 활물질 입자에 비해, 이차전지의 레이트 특성 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.Therefore, the shell of the cathode active material particles may have a structure in which lithium is relatively low in concentration compared to the core, and accordingly, the lithium ion is included in the lithium cobalt oxide at the time of charge / The deterioration of the rate characteristics of the secondary battery can be effectively prevented as compared with the conventional cathode active material particles containing a metal coating layer such as Al, Ti, Mg and Zr.

하나의 구체적인 예에서, 상기 과정(iii)의 열처리는 섭씨 300도 내지 1100도의 범위, 보다 상세하게는 섭씨 800도 내지 1050도의 범위에서 5시간 내지 20시간 동안 수행될 수 있다.In one specific example, the heat treatment in process (iii) may be performed in the range of 300 to 1100 degrees Celsius, more specifically in the range of 800 to 1050 degrees Celsius for 5 to 20 hours.

만일, 상기 과정(iii)의 열처리가 상기 범위를 벗어나 지나치게 낮은 온도에서 수행되거나, 지나치게 짧은 시간 동안 수행될 경우에는, 상기 양극 활물질 입자의 코어-쉘 구조가 안정적으로 형성되지 못할 수 있고, 이와 반대로, 상기 과정(iii)의 열처리가 상기 범위를 벗어나 지나치게 높은 온도에서 수행되거나, 지나치게 긴 시간 동안 수행될 경우에는, 상기 양극 활물질 입자를 구성하는 리튬 코발트 산화물과 코발트-인계 화합물의 물리적, 화학적 특성을 변화시켜, 오히려 성능 저하를 유발할 수 있다.If the heat treatment in the step (iii) is carried out at an excessively low temperature beyond the above range, or if the heat treatment is performed for an excessively short time, the core-shell structure of the cathode active material particles may not be stably formed, , The physical and chemical properties of the lithium cobalt oxide and the cobalt-phosphorus compound constituting the cathode active material particles are measured when the heat treatment in the step (iii) is carried out at an excessively high temperature beyond the above range or for an excessively long time It may cause performance deterioration.

또한, 본 발명은 상기 양극 활물질 입자를 포함하는 양극, 음극 및 전해액을 포함하는 이차전지를 제공하는 바, 상기 이차전지는 그것의 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적인 예로서, 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지일 수 있다.In addition, the present invention provides a secondary battery comprising the positive electrode active material particles, the negative electrode and the electrolyte solution, and the kind of the secondary battery is not particularly limited, but specific examples include a high energy density, A secondary battery such as a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery or the like, which has merits such as power, voltage, and output stability.

일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다. Generally, a lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared, for example, by coating a mixture of a positive electrode active material, a conductive material and a binder on a positive electrode current collector, and then drying the mixture. Optionally, a filler may be further added to the mixture.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component which assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by applying and drying a negative electrode active material on a negative electrode collector, and if necessary, the above-described components may be selectively included.

상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.Examples of the negative electrode active material include carbon such as non-graphitized carbon and graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 < x &lt; Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.

상기 분리막 및 분리필름은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separation membrane and the separation film are interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m and the thickness is generally 5 to 300 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.

또한, 하나의 구체적인 예에서, 고에너지 밀도의 전지의 안전성의 향상을 위하여, 상기 분리막 및/또는 분리필름은 유/무기 복합 다공성의 SRS(Safety-Reinforcing Separators) 분리막일 수 있다.Further, in one specific example, in order to improve the safety of a high energy density cell, the separation membrane and / or the separation film may be an organic / inorganic composite porous SRS (Safety-Reinforcing Separators) separator.

상기 SRS 분리막은 폴리올레핀 계열 분리막 기재상에 무기물 입자와 바인더 고분자를 활성층 성분으로 사용하여 제조되며, 이때 분리막 기재 자체에 포함된 기공 구조와 더불어 활성층 성분인 무기물 입자들간의 빈 공간(interstitial volume)에 의해 형성된 균일한 기공 구조를 갖는다.The SRS separator is manufactured by using inorganic particles and a binder polymer on the polyolefin-based separator substrate as an active layer component. In addition to the pore structure contained in the separator substrate itself, the SRS separator is formed by interstitial volume between inorganic particles And has a uniform pore structure.

이러한 유/무기 복합 다공성 분리막을 사용하는 경우 통상적인 분리막을 사용한 경우에 비하여 화성 공정(Formation)시의 스웰링(swelling)에 따른 전지 두께의 증가를 억제할 수 있다는 장점이 있고, 바인더 고분자 성분으로 액체 전해액 함침시 겔화 가능한 고분자를 사용하는 경우 전해질로도 동시에 사용될 수 있다. The use of such an organic / inorganic composite porous separator has the advantage of suppressing an increase in thickness of the cell due to swelling at the time of chemical conversion compared with the case of using a conventional separator, When a gelable polymer is used when liquid electrolyte is impregnated, it can also be used as an electrolyte.

또한, 상기 유/무기 복합 다공성 분리막은 분리막 내 활성층 성분인 무기물 입자와 바인더 고분자의 함량 조절에 의해 우수한 접착력 특성을 나타낼 수 있으므로, 전지 조립 공정이 용이하게 이루어질 수 있다는 특징이 있다.In addition, the organic / inorganic composite porous separator can exhibit excellent adhesion characteristics by controlling the contents of the inorganic particles and the binder polymer in the separator, so that the cell assembly process can be easily performed.

상기 무기물 입자는 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 본 발명에서 사용할 수 있는 무기물 입자는 적용되는 전지의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 특히, 이온 전달 능력이 있는 무기물 입자를 사용하는경우, 전기 화학 소자 내의 이온 전도도를 높여 성능 향상을 도모할 수 있으므로, 가능한 이온 전도도가 높은 것이 바람직하다. 또한, 상기 무기물 입자가 높은 밀도를 갖는 경우, 코팅시 분산시키는데 어려움이 있을 뿐만 아니라 전지 제조시 무게 증가의 문제점도 있으므로, 가능한 밀도가 작은 것이 바람직하다. 또한, 유전율이 높은 무기물인 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.The inorganic particles are not particularly limited as long as they are electrochemically stable. That is, the inorganic particles usable in the present invention are not particularly limited as long as the oxidation and / or reduction reaction does not occur in the operating voltage range of the applied battery (for example, 0 to 5 V based on Li / Li +). Particularly, when inorganic particles having an ion-transporting ability are used, the ion conductivity in the electrochemical device can be increased and the performance can be improved. Therefore, it is preferable that the ionic conductivity is as high as possible. In addition, when the inorganic particles have a high density, it is difficult to disperse the particles at the time of coating, and there is a problem of an increase in weight during the production of the battery. In the case of an inorganic substance having a high dielectric constant, dissociation of an electrolyte salt, for example, a lithium salt, in the liquid electrolyte also contributes to increase ionic conductivity of the electrolyte.

리튬염 함유 비수 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다. The nonaqueous electrolyte solution containing a lithium salt is composed of a polar organic electrolyte and a lithium salt. As the electrolytic solution, a non-aqueous liquid electrolytic solution, an organic solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte and the like are used.

상기 비수계 액상 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the nonaqueous liquid electrolytic solution include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate Nonionic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, Polymers containing ionic dissociation groups, and the like can be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.

또한, 비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.For the purpose of improving the charge-discharge characteristics and the flame retardancy, the non-aqueous liquid electrolyte may contain, for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride, etc. are added It is possible. In some cases, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability, or a carbon dioxide gas may be further added to improve high-temperature storage characteristics.

본 발명은 또한, 상기 이차전지를 포함하는 전지팩 및 상기 전지팩을 포함하는 디바이스를 제공하는 바, 상기와 같은 전지팩 및 디바이스는 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.The present invention also provides a battery pack including the secondary battery and a device including the battery pack. Since the battery pack and the device are known in the art, a detailed description thereof will be omitted herein. do.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 양극 활물질 입자는, 리튬 코발트 산화물을 포함하는 코어; 및 상기 코어의 표면 상에 코팅되어 있고 코발트-인계 화합물을 포함하는 쉘(shell)을 포함함으로써, 리튬 코발트 산화물만을 포함하는 종래의 양극 활물질 입자에 비해, 전해액과의 반응성이 현저히 감소함으로써, 가스 발생으로 인한 스웰링 현상과 같은 안전성 저하의 문제를 예방할 수 있고, 쉘에 포함되어 있는 코발트-인계 산화물의 높은 작동 전압으로 인하여, 고전압 하에서, 표면 구조 변화가 억제되므로, 양극 활물질 입자의 구조적 안정성을 향상시키는 동시에, 이차전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있으며, 상기 쉘을 통한 리튬 이온의 이동이 상대적으로 용이하므로, 이차전지의 레이트(rate) 특성 저하를 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, the cathode active material particle according to the present invention comprises a core containing lithium cobalt oxide; And a shell coated on the surface of the core and containing a cobalt-phosphorus compound, the reactivity with the electrolytic solution is significantly reduced as compared with the conventional cathode active material particle containing only lithium cobalt oxide, It is possible to prevent the deterioration of safety such as swelling due to the swelling phenomenon due to the high operating voltage of the cobalt-phosphorus oxide contained in the shell. Therefore, the structural stability of the cathode active material particles can be improved The lifetime characteristics of the secondary battery can be improved, and the movement of lithium ions through the shell is relatively easy, so that it is possible to effectively prevent the deterioration of the rate characteristic of the secondary battery.

도 1은 본 발명의 실험예 1에 따른 최대 전류 도달 시간을 측정하여 나타낸 그래프이다;
도 2는 본 발명의 실험예 2에 따른 용량 유지율을 측정하여 나타낸 그래프이다.
1 is a graph showing a maximum current arrival time according to Experimental Example 1 of the present invention;
2 is a graph showing the capacity retention rate measured according to Experimental Example 2 of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be further described with reference to Examples of the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.

양극 활물질 제조Cathode active material manufacturing

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

입경이 10 내지 20 마이크로미터의 범위로 분포되어 있는 입자 상태의 LiCoO2와 입경이 100 내지 300 나노미터의 범위로 분포되어 있는 입자 상태의 LiCoPO4를 준비하였다. LiCoO2 100 중량부, PVdF 1.30 중량부, 및 LiCoPO4 1 중량부를 건식 혼합한 후, 섭씨 700도에서 10시간 동안 열처리하여, 코어에 LiCoO2를 포함하고, 코어의 표면 상에 코팅되어 있는 쉘에 LiCoPO4를 포함하는 양극 활물질 입자를 제조하였다.LiCoO 2 in a particle state having a particle diameter in the range of 10 to 20 micrometers and LiCoPO 4 in a particle state having a particle diameter in a range of 100 to 300 nm were prepared. 100 parts by weight of LiCoO 2 , 1.30 parts by weight of PVdF and 1 part by weight of LiCoPO 4 were dry mixed and then heat-treated at 700 ° C. for 10 hours to obtain a shell containing LiCoO 2 on the core, LiCoPO 4 was prepared.

<실시예 2>&Lt; Example 2 >

LiCoO2의 전구체로서, 입경이 10 내지 20 마이크로미터의 범위로 분포되어 있는 입자 상태의 Co3O4를 준비하였다. CoCl2·6H2O와 DI water가 1 : 30의 중량비로 혼합되어 있는 용액 500 ml에 상기 입자 상태의 Co3O4를 50g 혼합하여 분산시킨 후, (NH4)2HPO4와 DI water가 1 : 20의 중량비로 혼합되어 있는 용액을 한 방울씩 적하함으로써 공침 반응을 일으켜, Co3O4의 표면에 (NH4)CoPO4·H2O를 포함하는 층상 구조의 쉘을 형성하였다. 상기 공침 반응이 완료된 용액에 리튬 소스로서, Li2CO3를 23.24g 투입 및 혼합한 후, 섭씨 1000도에서 10시간 동안 열처리함으로써, 코어와 쉘의 중량비가 코어:쉘=99:1이고, 리튬의 농도가 코어의 중심으로 갈수록 연속적으로 증가하는 농도 구배를 나타내며, 리튬 원소가 적어도 코어의 Co3O4와 화학 결합을 이루어, 리튬 코발트 산화물을 형성하는 양극 활물질 입자를 제조하였다.As a precursor of LiCoO 2 , Co 3 O 4 in a particle state in which the particle diameter is distributed in a range of 10 to 20 micrometers was prepared. 50 g of Co 3 O 4 in the above particle state was mixed and dispersed in 500 ml of a solution in which CoCl 2 .6H 2 O and DI water were mixed at a weight ratio of 1:30, and then (NH 4 ) 2 HPO 4 and DI water 1: 20 by weight drop by drop to cause a coprecipitation reaction to form a layered shell having (NH 4 ) CoPO 4 .H 2 O on the surface of Co 3 O 4 . After the completion of the coprecipitation reaction, 23.24 g of Li 2 CO 3 was added and mixed as a lithium source, and the mixture was heat-treated at 1000 ° C. for 10 hours. The weight ratio of core to shell was 99: 1, Of the cathode active material layer continuously increases with the center of the core, and the lithium element chemically bonds with at least Co 3 O 4 of the core to form lithium cobalt oxide.

<실시예 3>&Lt; Example 3 >

코어와 쉘의 중량비가 코어:쉘=95:5가 되도록 형성한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 양극 활물질 입자를 제조하였다.The same cathode active material particles as in Example 2 were prepared except that the weight ratio of core to shell was adjusted to be core: shell = 95: 5.

<실시예 4><Example 4>

코어와 쉘의 중량비가 코어:쉘=90:10이 되도록 형성한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 양극 활물질 입자를 제조하였다.The same cathode active material particles as in Example 2 were prepared, except that the weight ratio of core to shell was set to be core: shell = 90: 10.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

LiCoPO4 대신에, Al을 사용하여, 코어의 표면 상에 코팅되어 있는 쉘이 Al을 포함하는 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 양극 활물질 입자를 제조하였다.Instead of LiCoPO 4 , Al was used to produce the same cathode active material particles as in Example 1, except that the shell coated on the surface of the core contained Al.

이차전지 제조Secondary battery manufacturing

실시예 1 내지 4 및 비교예 1에서 제조된 양극 활물질 입자, PVdF 바인더, 천연 흑연 도전재를 중량비로 95 : 2.5 : 2.5 (양극 활물질: 바인더: 도전재)가 되도록 NMP에 잘 섞어 준 후 20 ㎛ 두께의 Al 호일에 도포한 후 130℃에서 건조하여 양극을 제조하였다. 음극으로는 리튬 호일을 사용하고, EC : DMC : DEC = 1 : 2 : 1 인 용매에 1M의 LiPF6가 들어있는 전해액을 사용하여 하프코인셀을 제조하였다.The cathode active material particles, the PVdF binder, and the natural graphite conductive material prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were thoroughly mixed with NMP so as to have a weight ratio of 95: 2.5: 2.5 (cathode active material: binder: conductive material) Thick Al foil, and dried at 130 DEG C to prepare a positive electrode. Lithium foil was used as the cathode, and an electrolyte solution containing 1 M of LiPF 6 in a solvent of EC: DMC: DEC = 1: 2: 1 was used to prepare a half coin cell.

전해액 반응성Electrolyte reactivity

<실험예 1><Experimental Example 1>

상기 실시예 1, 2 및 비교예 1의 양극 활물질 입자를 포함하여 제조된 하프코인셀을, 섭씨 60도에서 상한 전압 4.55V의 CC/CV 모드로 연속 충전하여 최대 전류에 도달하는 시간을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1 및 도 1에 나타내었다.The half-cell including the cathode active material particles of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 was continuously charged in a CC / CV mode at an upper limit voltage of 4.55 V at 60 degrees Celsius to measure a time to reach a maximum current The results are shown in Table 1 and Fig.

비교예 1Comparative Example 1 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 최대 전류 도달 시간(h)Maximum current arrival time (h) 8080 134134 158158

상기 표 1을 참조하면, 실시예 1 및 2의 경우, 리튬 코발트 산화물 코어의 표면에 코발트-인계 화합물을 포함하는 쉘이 코팅되어 있어, 4.5V 이상의 고전압 하에서도 전해액과의 반응성이 현저하게 감소되므로, 비교예 1에 비해 최대 전류 도달 시간이 상대적으로 긴 것을 확인할 수 있다. 반면에, 비교예 1의 경우에는 리튬 코발트 산화물의 표면에 Al이 코팅되어 있음에도 불구하고, 4.5V 이상의 고전압 하에서 전해액과의 반응이 활발하게 일어나, 최대 전류 도달 시간이 상대적으로 가장 짧은 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, in the case of Examples 1 and 2, the surface of the lithium cobalt oxide core was coated with a shell containing a cobalt-phosphorus compound, so that the reactivity with the electrolytic solution was remarkably reduced even at a high voltage of 4.5 V or more , It can be seen that the maximum current reaching time is relatively longer than that of Comparative Example 1. [ On the other hand, in the case of Comparative Example 1, although Al was coated on the surface of the lithium cobalt oxide, the reaction with the electrolytic solution was actively performed at a high voltage of 4.5 V or more, and the maximum current reaching time was relatively short .

수명 특성Life characteristics

<실험예 2><Experimental Example 2>

상기 실시예 1, 2 및 비교예 1의 양극 활물질 입자를 포함하여 제조된 하프코인셀을, 섭씨 25도의 상온에서 상한 전압 4.55V의 CC/CV 모드로 50 사이클 동안 충전 및 방전한 후, 용량 유지율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2 및 도 2에 나타내었다.The half-cell including the cathode active material particles of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 was charged and discharged for 50 cycles in a CC / CV mode at an upper limit voltage of 4.55 V at a room temperature of 25 degrees Celsius, And the results are shown in Table 2 and Fig. 2 below.

비교예 1Comparative Example 1 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 용량 유지율(%)Capacity retention rate (%) 7474 8686 9191

상기 표 1을 참조하면, 실시예 1 및 2의 경우, 리튬 코발트 산화물 코어의 표면에 코발트-인계 화합물을 포함하는 쉘이 코팅되어 있어, 4.5V 이상의 고전압 하에서도 표면의 안정성이 향상되어 50 사이클 이후에도, 용량 유지율이 86% 이상임을 확인할 수 있다. 반면에, 비교예 1의 경우에는 리튬 코발트 산화물의 표면에 Al이 코팅되어 있음에도 불구하고, 4.5V 이상의 고전압 하에서 표면이 불안정하여, 용량 유지율이 74%로 실시예들에 비해 현저하게 낮음을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, in the case of Examples 1 and 2, the surface of the lithium cobalt oxide core was coated with a shell containing a cobalt-phosphorus compound, so that stability of the surface was improved even at a high voltage of 4.5 V or higher, , And the capacity retention rate is 86% or more. On the other hand, in the case of Comparative Example 1, although the surface of the lithium cobalt oxide was coated with Al, the surface was unstable under a high voltage of 4.5 V or more, and the capacity retention rate was 74% have.

용량 특성Capacity characteristics

<실험예 3><Experimental Example 3>

상기 실시예 2 및 실시예 3, 4의 양극 활물질 입자를 포함하여 제조된 하프코인셀을, 섭씨 25도의 상온에서 상한 전압 4.55V의 CC/CV 모드로 50 사이클 동안 충전 및 방전한 후, 용량 유지율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.The half-cell including the cathode active material particles of Example 2 and Examples 3 and 4 was charged and discharged for 50 cycles in a CC / CV mode at an upper limit voltage of 4.55 V at a room temperature of 25 degrees Celsius, And the results are shown in Table 3 below.

실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 용량 유지율(%)Capacity retention rate (%) 9191 9090 8585 초기 충전용량 (mAh/g)Initial charge capacity (mAh / g) 215215 206206 215215

상기 표 3을 참조하면, 양극 활물질 입자에서 코어의 중량 대비 쉘의 중량이 1 중량%인 실시예 2의 경우, 용량 유지율과 초기 충전용량이 가장 우수한 것을 확인할 수 있다. 코어의 중량 대비 쉘의 중량이 5 중량%인 실시예 3의 경우, 쉘의 표면 보호 효과는 동일하므로 용량 유지율은 거의 동등하게 유지되지만, 가용 전압영역에서 전기화학적으로 불활성인 코발트-인계 화합물을 포함하는 쉘의 비율이 지나치게 증가하면서, 초기 충전용량이 감소하게 된다. 또한, 코어의 중량 대비 쉘의 중량이 10 중량%인 실시예 4의 경우, 용량 유지율과 초기 충전용량 모두 실시예 2에 비해 저하되었음을 확인할 수 있다. 따라서, 상기 양극 활물질 입자에서 코어와 쉘은 특정한 중량비를 구성하는 경우, 더욱 최적의 효과를 발휘할 수 있으며, 상세하게는 상기 양극 활물질 입자에서 코어의 중량 대비 쉘의 중량은 0.5 중량% 내지 3 중량%인 것이 가장 바람직함을 확인할 수 있다.Referring to Table 3, it can be seen that the capacity retention ratio and initial charge capacity are the best in the case of Example 2 in which the weight of the shell in the cathode active material particle is 1 wt% based on the weight of the core. In the case of Example 3 in which the weight of the shell is 5 wt% relative to the weight of the core, since the surface protective effect of the shell is the same, the capacity retention ratio is kept substantially equal but the cobalt-phosphorus compound which is electrochemically inactive in the usable voltage range is included , The initial charge capacity is decreased. In addition, in the case of Example 4 in which the weight of the shell was 10% by weight relative to the weight of the core, both the capacity retention ratio and the initial charge capacity were confirmed to be lower than those in Example 2. Therefore, in the cathode active material particle, the core and the shell may exhibit a more optimal effect when they constitute a specific weight ratio. Specifically, in the cathode active material particle, the weight of the shell is 0.5 wt% to 3 wt% Is most preferable.

이상 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.

Claims (21)

하기 화학식 1로 표현되는 리튬 코발트 산화물을 포함하는 코어; 및
상기 코어의 표면 상에 코팅되어 있고 코발트-인계 화합물을 포함하는 쉘(shell);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자:
LiaCo(1-x-y)MxMeyO2-hAh (1)
상기 식에서, M은 Ti, Mg, Al 및 Zr으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종이고, Me는 Ba, Ca, Nb, Ta 및 Mo으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종이며, A는 산소 치환형 할로겐이고, 0.95≤a≤1.05, 0≤x≤0.2, 0≤y≤0.2, 0≤x+y≤0.2, 0≤h≤0.001이다.
A core comprising lithium cobalt oxide represented by the following formula (1); And
A shell coated on the surface of the core and comprising a cobalt-phosphorous compound;
The positive electrode active material particles according to claim 1,
Li a Co (1-xy) M x Me y O 2 -he h (1)
M is at least one member selected from the group consisting of Ti, Mg, Al and Zr, Me is at least one member selected from the group consisting of Ba, Ca, Nb, Ta and Mo, Halogen, 0.95? A? 1.05, 0? X? 0.2, 0? Y? 0.2, 0? X + y? 0.2, 0? H?
제 1 항에 있어서, 상기 코어의 중량 대비 쉘의 중량은 0.5 중량% 내지 3 중량%인 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자.The positive electrode active material particle according to claim 1, wherein the weight of the shell relative to the weight of the core is 0.5 wt% to 3 wt%. 제 1 항에 있어서, 상기 쉘의 코발트-인계 화합물은 입자 상태로 코어의 표면 상에 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자.The cathode active material particle according to claim 1, wherein the cobalt-phosphorous compound of the shell is coated on the surface of the core in a particle state. 제 1 항에 있어서, 상기 쉘의 코발트-인계 화합물은 층상 구조로 코어의 표면 상에 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자.The cathode active material particle according to claim 1, wherein the cobalt-phosphorous compound of the shell is coated on the surface of the core in a layered structure. 제 1 항에 있어서, 상기 쉘은 코어의 표면적에 대해 50% 내지 99%의 면적에 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자.The positive electrode active material particle according to claim 1, wherein the shell is coated in an area of 50% to 99% with respect to the surface area of the core. 제 1 항에 있어서, 상기 코발트-인계 화합물은 코발트의 산화수가 +2 내지 +3인 하기 화학식 2로 표현되는 코발트 함유 인산염인 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자:
LibCoPO4 (2)
상기 식에서, 0≤b≤1이다.
The positive electrode active material particle according to claim 1, wherein the cobalt-phosphorous compound is a cobalt-containing phosphate represented by the following formula (2) wherein the oxidation number of cobalt is +2 to +3:
Li b CoPO 4 (2)
In the above formula, 0? B?
제 1 항에 있어서, 상기 코어와 쉘에는 각각 리튬 원소가 포함되어 있고, 상기 리튬의 농도는 쉘로부터 코어의 중심으로 갈수록 연속적 또는 비연속적으로 증가하는 농도 구배를 나타내는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자.The positive electrode active material particle according to claim 1, wherein the core and the shell each contain a lithium element, and the concentration of lithium exhibits a concentration gradient continuously or discontinuously increasing from the shell toward the center of the core. 제 1 항에 있어서, 상기 코발트-인계 화합물은 코발트의 산화수가 +2인 Co3(PO4)2인 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자.The positive electrode active material particle according to claim 1, wherein the cobalt-phosphorous compound is Co 3 (PO 4 ) 2 having an oxidation number of cobalt of +2. 제 1 항에 따른 양극 활물질 입자를 제조하는 방법으로서,
(a) 입자 상태의 리튬 코발트 산화물 및 코발트-인계 화합물을 준비하는 과정;
(b) 상기 리튬 코발트 산화물과 코발트-인계 화합물을 건식 혼합하는 과정; 및
(c) 상기 과정(b)의 건식 혼합 후 열처리하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.
A method for producing a cathode active material particle according to claim 1,
(a) preparing a lithium cobalt oxide and a cobalt-phosphorous compound in a particle state;
(b) dry mixing the lithium cobalt oxide and the cobalt-phosphorous compound; And
(c) heat-treating the dry mixture after the step (b);
Wherein the positive electrode active material particles have an average particle diameter of not more than 100 nm.
제 9 항에 있어서, 상기 코발트-인계 화합물은 LiCoPO4인 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.The method according to claim 9, wherein the cobalt-phosphorous compound is LiCoPO 4 . 제 9 항에 있어서, 상기 리튬 코발트 산화물 입자의 입경은 1 마이크로미터 내지 20 마이크로미터이고, 상기 코발트-인계 화합물 입자의 입경은 10 내지 500 나노미터인 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.The method according to claim 9, wherein the particle size of the lithium cobalt oxide particles is 1 micrometer to 20 micrometers, and the particle size of the cobalt-phosphorus compound particles is 10 to 500 nanometers. 제 9 항에 있어서, 상기 과정(c)의 열처리는 섭씨 300도 내지 900도의 범위에서 5시간 내지 20시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.The method according to claim 9, wherein the heat treatment in step (c) is performed at a temperature in the range of 300 to 900 degrees Celsius for 5 to 20 hours. 제 9 항에 있어서, 상기 과정(c)의 열처리 후 코발트-인계 화합물은 입자 상태로 리튬 코발트 산화물 입자의 표면 상에 코팅되는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.The method of claim 9, wherein the cobalt-phosphorous compound is coated on the surface of the lithium cobalt oxide particle in a particle state after the heat treatment in the step (c). 제 1 항에 따른 양극 활물질 입자를 제조하는 방법으로서,
(i) 입자 상태의 리튬 코발트 산화물 전구체를 CoCl2·6H2O와 H3PO4의 혼합 용액에 혼합하여 분산시키는 과정;
(ii) 상기 용액에 (NH4)2HPO4를 포함하는 용액을 적하하여 공침 반응을 일으키는 과정; 및
(iii) 상기 용액에 리튬 소스를 투입 및 혼합 후 열처리하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.
A method for producing a cathode active material particle according to claim 1,
(i) mixing and dispersing a lithium cobalt oxide precursor in a particle state in a mixed solution of CoCl 2 .6H 2 O and H 3 PO 4 ;
(ii) adding a solution containing (NH 4 ) 2 HPO 4 to the solution to cause a coprecipitation reaction; And
(iii) introducing and mixing a lithium source into the solution, followed by heat treatment;
Wherein the positive electrode active material particles have an average particle diameter of not more than 100 nm.
제 14 항에 있어서, 상기 리튬 코발트 산화물 전구체는 Co3O4인 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.15. The method of claim 14, wherein the lithium cobalt oxide precursor is Co 3 O 4 . 제 14 항에 있어서, 상기 과정(ii)의 공침 반응에 의해 리튬 코발트 산화물 전구체의 표면에는 (NH4)CoPO4·zH2O (여기서, 0≤z≤6인 자연수)를 포함하는 층상 구조의 쉘이 형성되는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.15. The method according to claim 14, wherein the surface of the lithium cobalt oxide precursor is coated with a layered structure including (NH 4 ) CoPO 4 .zH 2 O (where 0? Z? 6 ) And a shell is formed on the surface of the cathode active material particle. 제 14 항에 있어서, 상기 과정(iii)의 리튬 소스에서 제공되는 리튬 원소는 적어도 리튬 코발트 전구체와 화학 결합을 이루는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.15. The method according to claim 14, wherein the lithium element provided in the lithium source of the step (iii) forms at least a chemical bond with the lithium cobalt precursor. 제 14 항에 있어서, 상기 과정(iii)의 열처리는 섭씨 300도 내지 1100도의 범위에서 5시간 내지 20시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.15. The method according to claim 14, wherein the heat treatment in step (iii) is performed at a temperature in the range of 300 to 1100 degrees Celsius for 5 to 20 hours. 제 1 항에 따른 양극 활물질 입자를 포함하는 양극, 음극 및 전해액을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.A secondary battery comprising a cathode, a cathode, and an electrolyte containing the cathode active material particles according to claim 1. 제 19 항에 따른 이차전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.A battery pack comprising a secondary battery according to claim 19. 제 20 항에 따른 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.A device comprising a battery pack according to claim 20.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109167052A (en) * 2018-09-30 2019-01-08 东莞市三臻科技发展有限公司 A kind of cobalt acid lithium material and lithium ion battery

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